Analysis of the effect of cranial anatomy on the correct positioning of cranial electrodes
Visualitza/Obre
aina-ros-alsina-master-thesis.pdf (6,176Mb) (Accés restringit)
annex-aina-ros-alsina.pdf (748,8Kb) (Accés restringit)
Estadístiques de LA Referencia / Recolecta
Inclou dades d'ús des de 2022
Cita com:
hdl:2117/372719
Tipus de documentProjecte Final de Màster Oficial
Data2022-07-13
Condicions d'accésAccés restringit per decisió de l'autor
Tots els drets reservats. Aquesta obra està protegida pels drets de propietat intel·lectual i
industrial corresponents. Sense perjudici de les exempcions legals existents, queda prohibida la seva
reproducció, distribució, comunicació pública o transformació sense l'autorització del titular dels drets
Abstract
New neuromodulation technologies, such as Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) and Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS), are being developed to treat and diagnose non-invasively various pathologies in the brain. One brain region to which these procedures are normally applied is the Dorsolateral Prefrontal Cortex (DLPFC). However, the outcome of these procedures can be affected by the proper location of the targeted brain region. That is why numerous researchers have focused on studying and developing locating methods, but discrepancies seem to exist between studies. This project does a review of the literature to assess the existing discrepancies when locating the DLPFC and analyses the performance of the different existing methods, which shows that the methods that reckon on head morphology variability perform better than the ones that do not find the targeted location through individual head measurements. One of the most used methods to locate, not only the DLPFC, but all the commonly used electroencephalography (EEG) scalp electrodes is the International 10-20 System. Most studies assess its performance by using it to locate the electrodes on theoretical head models that aim to model the human head. Yet, little is known about the correctness of the used theoretical head models. This study
focused on examining if discrepancies exist when using different theoretical head models (obtained by averaging real head scans), proving that small differences are present. Also, this study modelled the head with an ellipsoid to offer novel results on how well this 3D figure models mathematically the human head. Whereas the International 10-20 System does take account of head variability by basing the location of the electrodes on different head measurements, it is not clear if these measurements are enough to be able to properly locate the electrodes on any head morphology, so it is needed to be investigated in deeper detail. In this study, this method has been used to locate the electrodes for four realistic but non-normative head models, which has offered novel results on the effect of morphological head parameters, aiming to open a line of investigation necessary to be able to propper locate brain regions for every head anatomy, to improve the outcomes of the therapies applied to the patients Noves tecnologies de neuromodulació, com l'Estimulació Magnètica Transcranial (TMS) i l'Estimulació Transcranial per Corrent Directa (tDCS), estan essent desenvolupades per tal de tractar i diagnosticar de forma no invasiva diverses patologies cerebrals. Una de les regions on s'acostumen a aplicar aquestes tècniques és en el còrtex dorsolateral prefrontal (DLPFC). Però el resultat d’aquests procediments depèn de la correcta localització de l’àrea cerebral objectiu. És per això que molts investigadors s’han centrat en estudiar i desenvolupar mètodes de localització, però sembla haver-hi discrepàncies entre els estudis. Aquest projecte fa una revisió dels articles publicats per tal d'avaluar les discrepàncies en la localització del DLPFC, analitzant també el funcionament dels diferents mètodes existents, el que demostra que els mètodes que tenen en compte la variabilitat en la morfologia del cap són més precisos que els que no busquen la localització mitjançant mesures del cap pròpies de cada individu. Un dels mètodes més utilitzats per localitzar, no només el DLPFC, sinó tots els elèctrodes utilitzats en l’electroencefalografia (EEG), és el del Sistema Internacional 10-20. La majoria dels estudis avaluen el funcionament d’aquest mètode localitzant els elèctrodes en caps teòrics que pretenen modelar un cap humà. Tot i així, se'n sap poc sobre si els models de cap són una representació fiable. Aquest estudi també es centra en examinar si existeixen discrepàncies quan s’empren diferents models del cap (obtinguts de promitjar escàners de caps reals), demostrant que hi ha petites diferències. A més, en el present estudi s'ha modelat el cap humà amb una el·lipse per tal d'obtenir resultats novells per analitzar com aquesta figura 3D modela matemàticament el cap humà. Tot i que el Sistema Internacional 10-20 és un mètode que té present les variacions morfològiques de cada subjecte trobant la localització dels elèctrodes mitjançant diferents mesures del cap, no és clar si aquestes mesures són suficients per a posicionar correctament els elèctrodes en qualsevol morfologia cranial. Així doncs, és necessària una investigació més exhaustiva. En aquest estudi es fa ús d’aquest mètode com a eina per localitzar els elèctrodes en quatre models del cap realistes, però no normatius. Això ha permès l’obtenció de nous resultats sobre l'efecte morfològic dels paràmetres característics dels caps, amb l'objectiu d'obrir una nova línia d'investigació molt necessària per optimitzar la localització de les regions cerebrals per qualsevol anatomia cranial, i d'aquesta manera millorar els resultats de les teràpies aplicades Nuevas tecnologías de neuromodulación, como la Estimulación Magnética Transcraneal (TMS) y la Estimulación Transcraneal por Corriente Directa (tDCS), están siendo desarrolladas para tratar y diagnosticar de forma no invasiva diversas patologías cerebrales. Una de las regiones donde suelen aplicarse estas técnicas es en el córtex dorsolateral prefrontal (DLPFC). Sin embargo, el resultado de estos procedimientos depende de la correcta localización del área cerebral objetivo. Por ello, muchos investigadores se han centrado en estudiar y desarrollar métodos de localización, pero parece haber discrepancias entre los estudios. Este proyecto hace una revisión de los artículos publicados para evaluar las discrepancias en la localización del DLPFC, analizando también el funcionamiento de los diferentes métodos existentes, lo que demuestra que los métodos que tienen en cuenta la variabilidad en la morfología de la cabeza son más precisos que los que no buscan la localización mediante medidas de la cabeza propias de cada individuo. Uno de los métodos más utilizados para localizar, no sólo el DLPFC, sino todos los electrodos utilizados en la electroencefalografía (EEG), es el del Sistema Internacional 10-20. La mayoría de los estudios evalúan el funcionamiento de este método localizando los electrodos en cabezas teóricas que pretenden modelar una cabeza humana. Sin embargo, se sabe poco sobre si los modelos de cabeza son una representación fiable. Este estudio también se centra en examinar si existen discrepancias cuando se emplean distintos modelos de cabeza (obtenidos de promediar escáneres de cabezas reales), demostrando que existen pequeñas diferencias. Además, en el presente estudio se ha modelado la cabeza humana con una elipse para obtener resultados novedosos para analizar cómo esta figura 3D modela matemáticamente la cabeza humana. Aunque el Sistema Internacional 10-20 es un método que tiene presente las variaciones morfológicas de cada sujeto encontrando la localización de los electrodos mediante diferentes medidas de la cabeza, no está claro si estas medidas son suficientes para posicionar correctamente los electrodos en cualquiera morfología craneal. Así pues, es necesaria una investigación más exhaustiva. En este estudio se hace uso de este método como herramienta para localizar los electrodos en cuatro modelos de cabeza realistas, pero no normativas. Esto ha permitido la obtención de nuevos resultados sobre el efecto morfológico de los parámetros característicos de las cabezas, con el objetivo de abrir una nueva línea de investigación muy necesaria para optimizar la localización de las regiones cerebrales por cualquier anatomía craneal, y de esta forma mejora los resultados de las terapias aplicadas
MatèriesBrain stimulation -- Equipment and supplies -- Design and construction, Electric Stimulation Therapy -- Standards, Cervell -- Estimulació -- Aparells i instruments -- Disseny i construcció, Estimulació elèctrica -- Normes
TitulacióMÀSTER UNIVERSITARI EN NEUROENGINYERIA I REHABILITACIÓ (Pla 2020)
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
aina-ros-alsina-master-thesis.pdf | 6,176Mb | Accés restringit | ||
annex-aina-ros-alsina.pdf | 748,8Kb | Accés restringit |